基于模糊控制的跑步机永磁同步电机调速系统设计

发布时间：2020-03-24 16:51

【摘要】：目前跑步机调速系统主要使用直流有刷电机和感应电机,直流有刷电机采用机械换向器和电刷,导致运行噪音大、可靠性差;感应电机则存在功率密度低,运行效率不高和体积大等缺点。人们希望采用噪音小、效率高和可靠性高的电机来提高跑步机调速系统性能和降低噪音,并能提供准确的运动信息。本论文从跑步机调速系统的调速性能和可靠性进行优化,分析跑步机的负载特性;采用效率高、噪音低和体积小的永磁同步机设计基于模糊控制的跑步机永磁同步电机调速系统。主要内容包含以下几个方面:1.提出无温度传感器的跑步机调速系统过热保护策略:基于模型参考自适应的永磁同步电机参数辨识法在线估算定子绕组温度,基于电机电流提取人在跑步机上的运动信息。结合定子估算温度、IPM内部温度和运动信息制定过热保护策略,提高了跑步机调速系统的可靠性和使用寿命。2.提出了跑步机调速系统模糊控制算法:分析跑步机负载特性和人在跑步机上行走特性,形成调速性能指标,在此基础上采用自然语言产生模糊控制规则库,采用模糊自适应PID控制算法提升调速系统的平稳性。3.基于模糊控制的跑步机永磁同步电机调速系统:设计基于DSP芯片的跑步机永磁同步电机调速系统硬件方案,基于CCS软件开发环境构建调速系统整机测试平台,通过监测系统速度、电流和运行噪音,在线优化模糊自适应PID控制算法参数。通过跑步机整机综合测试验证,提高了系统动态性能和降低运行噪音。本文研究传统跑步机调速系统的不足,提出基于模糊控制的跑步机永磁同步电机调速系统,提出无温度传感器的过热保护策略,在系统硬件构成和软件控制算法互相配合优化,有效提高跑步机调速系统的性能和可靠性,具有较大的实用性和商用价值。
【图文】：

基于模糊控制的跑步机永磁同步电机调速系统设计式。表面永磁同步电机如图 2.1 a 和图 2.1b 所示。永磁体安装在转子铁芯的外圆表面，在这种安装方式下，永磁体产生的磁通量不经过任何介质直接进入气隙从而提供最大的气隙磁通密度。由于永磁体没有沿径向有效固定，使得结构的鲁棒性和整体一致性较差。表贴式永磁同步电动机(PMSM)具有制造成本低、转动惯量小、永磁极优化设计容易等优点，是小功率应用中常见的结构形式。

图2.2两相永磁同步电机
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341;TP273.4

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本文编号：2598589